DE3242764A1

DE3242764A1 - Kodiersystem zur erfassung von informationen an mobilen werkstuecktraegern und dgl.

Info

Publication number: DE3242764A1
Application number: DE19823242764
Authority: DE
Inventors: Edwin Dipl.-Ing.(FH) 7257 Ditzingen Fauser; Paul 7141 Freiberg Hesser; Günter 7121 Ingersheim Schirmer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1982-11-19
Filing date: 1982-11-19
Publication date: 1984-05-24
Also published as: EP0111693A2; EP0111693A3

Description

2. 1 1 .1982 Ws/Hm

ROBERT BOSCH GMBH,. TOOO STUTTGART 1

Kodiersystem zur Erfassung von Informationen an mobilen Werkstückträgern und dgl.

Stand der Technik

Bei bekannten Kodiersystemen -von mobilen Teilen, insbesondere von Werkstückträgern oder Werkstücken, die sich zur Weiterverarbeitung, Zusammensetzung oder zum Aussortieren auf einer Fertigungsstraße oder dgl. befinden, werden Informationen zur Kennung des einzelnen Teiles, z.B. des Werkstückträgers aus einem Informationsspeicher herausgelesen, der am Werkstückträger bzw. an dem zu identifizierenden Teil angebracht ist. Die Informationen werden an sogenannten Lesestationen im Bereich der Fertigungsstraße mittels stationär angebrachter Sensoren berührungslos abgetastet.

Für die Identifizierung sind mechanische, optisch lesbare und magnetische Systeme bekannt. Die mechanischen Kodiersysteme (DE-OS 30 12 358) haben den Wachteil, daß sie dem Verschleiß unterworfen sind und daß sie nur eine

sehr begrenzte Zahl verschiedener Informationen zulassen, so daß eine individuelle Kennung von mehr als 10 Werkstückträgern auf einem Fließband oder dgl., kaum möglich ist. Außerdem vird ein relativ großer Platz für die mechanische Kodierung benötigt, um beim Lesen der gespeicherten Informationen Fehler zu vermeiden.

Optisch lesbare Kodiersysteme sind insbesondere für das Verteilen oder Erfassen verpackter Waren bekannt. In einem bestimmten Feld der Verpackung wird eine Vielzahl dicker oder dünner Striche auf der Verpackung angebracht, welche dann durch optische Sensoren ablesbar sind. Solche Systeme haben jedoch den Nachteil, daß sie sehr schmutzempfindlich sind und folglich nur für besondere _t saubere Fertigungs-, Sortier- und Verpackungsvorgänge eingesetzt werden können. Bekannte magnetische Kodiersysteme, bei denen die Informationen mit Hilfe starker Magnetfelder auf den Informationsträger, z.B. auf einen magnetisierbaren Sinterwerkstoff oder eine Metallfläche aufgebracht werden, haben den Nachteil, daß sie wegen der magnetischen Streufelder bei berührungsloser Abtastung eine geringe Informationsdichte haben. Bei einer größeren Anzahl von Informationen ist der erforderliche Platz dafür vielfach nicht vorhanden. Außerdem besteht die Gefahr, daß sich Eisenspäne an den magnetisieren Stellen des Informationsträgers festsetzen und das richtige Ablesen der gespeicherten Informationen verhindern.

Mit der vorliegenden Lösung wird angestrebt, mit einem möglichst kleinen Informationsträger an mobilen Teilen, Werkstücken oder Werkstückträgern eine Vielzahl von Informationen störungssicher und dauerhaft so einzuspeichern, daß sie in allen Bereichen der Fertigung,, der Lagerung, der Verpackung sowie in Versandsystemen

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durch stationäre Sensoren schnell und zuverlässig auszulesen sind.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Lösung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat den Vorteil, daß die Anbringung eines durch die Einstellung des Schwingkreises kodierten Informationsträgers wenig Platz erfordert, und daß die Resonanzfrequenz des Schwingkreises ohne Energiequelle im Informationsträger von einem stationären Sensor abfühlbar ist, indem der Schwingkreis des Informationsträgers als Saugkreis wirkt und die Resonanzfrequenz innerhalb eines vom Sensor abgestrahlten Frequenzbandes durch eine Impedanzänderung am Sensor erfaßt wird. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß durch eine Vielzahl unterschiedlich eingestellter Schwingkreise eine Vielzahl unterschiedlich kodierter Informationsträger verwendbar ist, so daß damit auch eine Vielzahl von Werkstückträgern, Werkstücken oder anderer Teile auf einer Fertigungsstraße individuell identifiziert werden kann. Dadurch ist es mit dem Kodiersystem möglich, in den Fertigungsstraßen anstelle von Einzelpuffern zwischen verschiedenen Stationen einen Zentralpuffer vorzusehen, aus dem dann jeweils die einzelnen Werkstückträger, Werkstücke oder Teile den richtigen Maschinen zur Weiterverarbeitung zugeführt werden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale möglich. Dabei ist als besonders vorteilhaft anzusehen, den Schwingkreis eines jeden Informationsträgers aus der Übertragungs-

spule, einem ersten Kondensator und einer weiteren, mit dem Kondensator in Reihe liegenden Spule auszubilden. Dadurch ist es möglich, den Einfluß des Abstandes zwischen der Übertragerspule des Informationsträgers und dem Sensor auf die Resonanzfrequenz des Schwingkreises soweit herabzusetzen, daß auch bei relativ großen Schwankungen des Luftspaltes zwischen den Lesestationen und der Übertragerspule an den mobilen Teilen die Resonanzfrequenzen schnell und zuverlässig ermittelt werden können. Eine besonders große Vielzahl von kodierten Informationen der Informationsspeicher läßt sich dadurch erreichen, daß im Schwingkreis mehrere Reihenschaltungen aus Spulen und Kondensatoren zueinander und zur Übertragerspule parallel geschaltet sind. Auf diese Weise kann innerhalb eines bestimmten Frequenzbandes der Informationsspeicher auf mehrere Resonanzfrequenzen kodiert und so mit geringem Aufwand am Informationsträger die Anzahl verschiedener Informationen sowie die Anzahl der individuell erkennbaren mobilen Teile nahezu beliebig erhöht werden.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 den Ausbruch eines Werkstückträgers mit dem erfindungsgemäßen Informationsträger im Bereich eines Abtastsensors, Figur 2 die elektrische Schaltung des Informationsspeichers und des Abtastsensors mit einer Auswerteschaltung und Figur 3 ϊ_Λ zeigt die vom Abtastsensor gemessene Impedanz des Informationsträgers mit zwei über einen bestimmten Frequenzbereich gemessenen Resonanzstellen.

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Beschreibung des Ausführungsbeispieles

In Figur 1 ist von einer Vielzahl von Werkstückträgern einer Fertigungsstraße der Ausbruch eines solchen 'Werkstückträgers dargestellt und mit 10 bezeichnet. Die Werkstückträger 10 liegen auf einem Transportband 11 und dienen zur Aufnahme von Werkstücken, die an verschiedenen Stationen der Fertigungsstraße bearbeitet werden. Das Transportband 11 führt dabei die Werkstückträger 10 an verschiedene Abtastsensoren 12 vorbei, von denen einer in Figur 1 dargestellt ist. Jeder Werkstückträger 10 hat einen Informationsträger 13, in dem eine zu seiner Identifizierung benötigte Information eingespeichert ist. An den verschiedenen Abtastsensoren 12 werden diese. Informationen ausgelesen, um anschließend das im Werkstückträger 10 aufgenommene Werkstück dem nächsten Arbeitsgang zuzuführen. Der Informationsträger 13 besteht im wesentlichen aus einem elektrischen Schwingkreis, der eine Übertragerspule 1^ mit einem vorn offenen Magnetkreis enthält, über den die Resonanzfrequenz des Schwingkreises von den stationären Sensoren 12 abzufühlen ist. Die Kodierung der Information zur Identifizierung des Werkstückträgers 10 erfolgt somit durch die Abstimmung des Schwingkreises auf mindestens eine bestimmte Resonanzfrequenz. Zur Ermittlung der Resonanzfrequenz wird der Schwingkreis von dem Abtastsensor 12 über ein Magnetfeld mit einer Folge unterschiedlicher Frequenzen abgefühlt. Zu diesem Zweck ist auch der Abtastsensor 12 mit einer Übertragerspule 15 versehen, die ebenfalls einen vorn offenen Magnetkreis enthält. Beim Abfühlen der Information des mobilen Werkstückträgers 10 liegt die Übertragungsspule 1h des mobilen Werkstückträgers 10 der Übertragungsspule des stationären Abtastsensors 12 gegenüber. Die Übertrager-

spulen lh und 15 sind dabei jeweils in einem vorn offenen ■weichmagnetischen Kern, vorzugsweise einem Schalenkern 16, 17 angeordnet. Hinter dem Schalenkern 16 des Informationsträgers 13 "befindet sich eine Leiterplatte 1-8, die auf ihrer einen Seite mit Kondensatoren 19 und auf ihrer anderen Seite mit Spulen 20 bestückt ist und die über Leitungen 21 mit der Übertragerspule 1k verbunden den elektrischen Schwingkreis bilden. Der Informationsträger 13 ist in einer vorn offenen Schutzhülle 22 eingebettet und in einer Bohrung 23 im Werkstückträger 10 auswechselbar eingesetzt.

Figur 2 zeigt die elektrische Schaltung des Informationsträgers 13 und des Abtastsensors 12 mit der daran angeschlossenen Auswerteschaltung 26. Aus dieser Schaltung ist erkennbar, daß die Schwingkreise im Informationsträger 13 aus zwei Reihenschaltungen von je einer Spule 2Qa, 20b mit einem Kondensator 19a, 19b besteht, die zueinander und zur Übertragerspule lh parallel geschaltet sind. Die Streuinduktivität der Übertragerspule 1k bildet dabei zusammen mit den Spulen 20a und 20b die gesamte Induktivität der Schwingkreise im Informationsträgers 13, wobei jedoch die Änderung der Streuinduktivität der Übertragerspule 1k wesentlich kleiner ist als die Induktivität der mit den Kondensatoren T9a, 19b in Reihe liegenden Spulen 20a bzw. 20b. Im Beispielsfall beträgt die Streuinduktivität der Übertragerspule 1U etwa k mH, die der Spule 20a beträgt 20 mH und die der Spule 20b beträgt h mH, die Änderung der Streuinduktivität ergibt sich aus unterschiedlichen, sich verändernden Abständen zwischen den Übertragungsspulen Ik und 15· Sie beträgt etwa 1,5 mH. Durch Auswahl der beiden Kondensatoren 19a und 19b ist der Schwingkreis des Informationsträgers 10 auf zwei verschiedene Reso-

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6Ik lib

nanzfrequenzen eingestellt, die sich aus der Formel ergeben:

f =

ο 21Γ VLTC¹

Daraus ergeben sich bei einer Kapazität des Kondensators 19a von 2 nF und für den Kondensator 19b von 100 pF jeweils zwei -verschiedene Resonanzfrequenzen mit fo1 von 22 kHz und fo2 = 178 kHz.

Der Abtastsensor 12 ist über eine Impedanzmeßstufe 2k an einen Wobbelgenerator 25 angeschlossen, der innerhalb eines bestimmten Frequenzbereiches von 10. kHz bis 200 kHz eine wiederholte Folge unterschiedlicher Frequenzen auf die Übertragerspule 15 des Abtastsensors 12 gibt. Sobald der Informationsträger 13 im Werkstückträger 10 dem Abtastsensor 12 gegenüberliegt, werden - wie Figur 3 zeigt - im Bereich der Resonanzfrequenzen fo1 und fo2 geringere Impedanzwerte gemessen. In einer Auswerteschaltung 26 werden diese Frequenzen des Wobbelgenerators 25 erfaßt und beispielsweise als Binärzahl zur Identifizierung des Werkstückträgers 10 in eine zentrale Steuerschaltung weitergegeben.

Werden bei einer entsprechenden Stufung im Frequenzband 20 mögliche Resonanzfrequenzen mit beispielsweise einem Abstand von 16 % durch entsprechende Wahl der Kondensatoren 19a und 19b sowie der Spulen 20a und 20b realisiert, so ergeben sich nach der Kombinationslehre

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eine Kombinations zahl von h = I90, bei einer Anzahl von verschiedenen Resonanzfrequenzen η =20 und einer Anzahl von Resonanzgliedern k = 2. Dabei sind zur besseren Redundanz die Kombinationsmöglichkeiten nicht berücksichtigt, bei denen beide Resonanzkreise gleiche Resonanzfrequenzen haben. Werden diese 20 Möglichkeiten noch mit einbezogen,

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so erhöht sich die Kombinationszahl auf insgesamt h = 210. Es ist folglich mit zwei Resonanzgliedern 19a, 20a bzw. 19b, 20b möglich, bis zu 210 Werkstückträger mit jeweils verschiedenen Informationen zur Identifizierung zu versehen.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, da die Anzahl der Resonanzglieder im Schwingkreis des Informationsträgers 13 auf ein Resonanzglied beschränkt oder auf weitere zusätzliche Resonanzglieder erweitert werden kann. Ebenso kann ein größeres Frequenzband und somit eine größere Anzahl verschiedener Resonanzfrequenzen mit ausreichendem Abstand voneinander gewählt werden, um gegebenenfalls noch weitere Kombinationsmöglichkeiten zu erlangen. Durch die Verwendung von Schwingkreisen läßt sich jedoch eine Kodierung von Werkstückträgern, von Werkstücken oder anderen Teilen auf engstem Räume mit hoher Informationsdichte unterbringen. Dabei kann die Kodierung durch Anbringung der Kondensatoren auch getrennt von der Anbringung der Übertragerspule erfolgen. Zur besseren Kennung der einzelnen Informationsträger ist es außerdem möglich, die eingestellten Resonanzfrequenzen außen aufzudrucken bzw. sie mit einer Kennzahl zu versehen, die der vom Abtastsensor 12 ausgelesenen, in der Auswerteschaltung 26 ermittelten binären Zahl entspricht. Ein solcher Informationsträger ist außerdem preisgünstig herstellbar, er ist einfach und robust aufgebaut und durch die Schutzhülle 22 vor Schmutz, Feuchtigkeit und Fremdkörper weitgehend geschützt. Er kann in der Schutzhülle 22 gegebenenfalls auch vergossen werden. Die Schutzhülle 22 läßt sich in ihrer zylinderischen Form in die Bohrung 23 einpressen, einkitten oder festkleben bzw. festspannen. Bei einem Defekt kann dadurch der Informationsträger 13 einfach und schnell ausgewechselt werden.

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Da die Änderung der Streuinduktivität der "beiden Übertragerspulen "\h und 15 gegenüber der Induktivität der Spulen 20a "bzw. 20"b klein ist, sind relativ große Toleranzen in dem Spalt zwischen Informationsträger 13 und Abtastsensor 12 möglichj so daß ein solches Kodiersystem auch "bei Fertigungsstraßen in der Sehverindustrie anwendbar ist. Durch eine entsprechende Einstellung des Wobbelgenerators 25 ist es ferner möglich, den Durchlauf des Frequenzbandes soweit zu erhöhen, daß die Informationen im Informationsträger 13 in sehr kurzer Zeit zuverlässig ausgelesen werden können. Die abtastenden Sensoren können dann auch bei höheren Geschwindigkeiten des Transportbandes 11 die Informationen beim Durchlauf des Informationsträgers 13 auslesen.

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Ansprüche

J Kodiersystem zur Erfassung von Informationen über die Identifizierung von mobilen Teilen, insbesondere Werkstückträgern bei Fertigungsstraßen oder, dgl., -wobei die Teile mit einem Informationsträger versehen sind, dessen Informationen mittels stationär angeordneten Sensoren berührungslos abtastbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Informationsträger (13) im wesentlichen aus einem elektrischen Schwingkreis besteht, der eine Übertragerspule (1k) mit einem vorn offenen Magnetkreis (16) enthält, über den die Resonanzfrequenz (fo) des Schwingkreises als Information von einem stationären Sensor (12) abzufühlen ist.

2. Kodiersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor "(12) den Schwingkreis zur Ermittlung der Resonanzfrequenz (fo) über ein Magnetfeld mit einer Folge unterschiedlicher Frequenzen abfühlt.
3. Kodiersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Sensor (12) eine Übertragerspule (15) mit vorn offenem Magnetkreis (10) enthält, die der Übertragerspule (1^) des Informationsträgers (13) beim Abfühlen der Information des mobilen Teiles (1O) gegenüberliegt.
18211h. Kodiersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragerspulen (1k, 15) jeweils in einem vorn offenen weichmagnetischen Kern, vorzugsweise einem Schalenkern (16, 17) angeordnet sind.
5. Kodiersystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkreis des Informationsträgers (13) aus der Übertragerspule (1^), einem Kondensator (19) und einer weiteren, mit dem Kondensator (19) in Reihe liegenden Spule (20) gebildet ist.
6. Kodiersystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkreis aus mehreren Reihenschaltungen von je einer Spule (20a, 20b) und einem Kondensator (19a, 19b) besteht, die zueinander und zur Übertragerspule (lh) parallel geschaltet sind.
7- Kodiersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkreis des Informationsträgers (13) zwei Resonanzfrequenzen (fo1, fo2) aufweist.
8. Kodiersystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauelemente (Ik₃ 16, 18, 19, 20) des Schwinkreises in einer vorn offenen Schutzhülle (23) eingebettet sind, welche mit dem vorn offenen Magnetkreis der Übertragerspule (Ik) am Werkstückträger (10) mit der Öffnung nach außen befestigt ist.

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